Облегченные промывочные жидкости

15.07.2019

К числу облегченных относятся промывочные жидкости, имеющие удельный вес меньше 1,08 гс/см3. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с промывочными жидкостями, имеющими нормальный и повышенный удельный вес. Эти преимущества заключаются в следующем.

1. Повышение механической скорости бурения и проходки на долото.

2. Снижение расходов материалов и химических реагентов.

3. Снижение опасности прихватов бурильной колонны вследствие нарастания фильтрационной корки на стенках скважины.

Недостатками облегченных промывочных жидкостей являются возможность резкого ухудшения их качества при неожиданном притоке пластовых вод, а также способность выбросов при бурении скважин в малоизученном разрезе. Указанные недостатки позволяют рекомендовать применение облегченных растворов при бурении в хорошо изученных интервалах скважин, в которых пластовые давления не превышают гидростатического давления столба пресной воды. Несмотря на перечисленные ограничения, объем применения облегченных растворов очень велик, так как интервалы с низким пластовым давлением встречаются почти в каждой бурящейся скважине.

К числу облегченных можно отнести следующие типы промывочных жидкостей.

1. Бентонитовые глинистые растворы.

2. Малоглинистые растворы, стабилизированные химическими реагентами.

3. Безглинистые промывочные жидкости на основе водорастворимых полимеров.

4. Аэрированные промывочные жидкости.

5. Неутяжеленные растворы на нефтяной основе и эмульсионные растворы.

Рассмотрим только деминерализованные облегченные промывочные жидкости.

Бентонитовые глинистые растворы с концентрацией бентонита 4—12%. Из всех перечисленных типов облегченных промывочных жидкостей наиболее экономичными являются бентонитовые глинистые растворы, вследствие того что для их приготовления и регулирования свойств не требуется химических реагентов и стоимость промывочной жидкости складывается из стоимости глинопорошков, затраченных для бурения данной скважины. Однако их применение возможно только при отсутствии в разрезе соленосных пород.

Облегченные бентонитовые растворы для бурения в разрезах, не содержащих соленосных пород и пластов с аномальными давлениями, не получили достаточно широкого распространения в России вследствие главным образом недооценки их преимуществ и недостатка опыта их применения и исследования. Между тем преимущества облегченных бентонитовых растворов, вытекающие из их небольшого удельного веса и низкого расхода материалов, вызывают необходимость их более глубокого изучения и расширения области применения.

Возможность применения облегченных глинистых растворов без использования химических реагентов возникла в результате открытия крупных месторождений бентонитовых глин — Черкасского и Саригюхского.

Изучение свойств черкасских бентонитов (второй слой) показало, что преобладающее место в обменном комплексе черкасских бентонитов принадлежит кальцию. Содержание его в средней пробе черкасских бентонитов составляет 41,5 мг-экв на 100 г глины. Содержание катионов натрия оказалось меньше, чем кальция, W так как обменная емкость составляет 65 мг-экв. Глинистая суспензия, приготовленная из черкасского бентонита, имела следующие параметры: T = 25 с; B = 42 см3, CHC = 48/52 мгс/см2, у = 1,25 гс/см3.

Высокое содержание кальция обменном комплексе дало основание для попытки улучшения свойств черкасского кальциевого бентонита путем перевода его в натриевый с помощью кальцинированной соды. С этой целью были приготовлены шесть образцов глинистого раствора из черкасского бентонита с вязкостью 25 с и определены их параметры. Затем к каждому из пяти образцов (кроме исходного) добавили соответственно 1, 2, 3, 4 и 5% кальцинированной соды. Загустевшие образцы разбавляли водой до T = 25 с в течение 4 дней. Влияние кальцинированной соды на параметры глинистого раствора показано на рис. 47.
Облегченные промывочные жидкости

На основании полученных данных изготовили опытную партию глинопорошков из черкасских бентонитов с введением в их состав 3—4% кальцинированной соды при помоле. Для этого в 1961 г. с участием представителя треста Киевгеология на Душуковском карьере Черкасского месторождения было отобрано 108,5 т черкасских бентонитов и отгружено для помола на Константиновский завод «Утяжелитель» (одновременно было отобрано 110,2 т палыгорскитов третьего слоя и 46,6 т — четвертого слоя).

При выпуске опытной партии глинопорошков из черкасского бентонита подвергалась проверке дозировка кальцинированной соды, что показано в табл. 31.

На основании данных, приведенных в табл. 31 была рекомендована окончательно добавка 3% кальцинированной соды при производстве глинопорошка из черкасского бентонита на заводе. В результате воздействия условий помола происходило изменение показателей глинистого раствора. Сравнение качества глинистых растворов, приготовленных из черкасских бентонитов (комовой глины и глинопорошка) с добавкой 3% Na2CO3 показано в табл. 32.

Промышленные испытания и внедрение черкасских бентонитов производились при бурении эксплуатационных скважин на площади Западный Палванташ.

Рассмотрим экономические предпосылки замены нефтеабадского глинопорошка черкасским на этой площади. Расход нефтеабадской глины на приготовление 1 м3 глинистого раствора составляет около 570 кг, т. е. из 1 т нефтеабадской глины можно приготовить 1,75 м3 глинистого раствора. Из 1 т бентонитов Черкасского месторождения при соответствующей обработке Na2CO3 получается 13,7 м3 глинистого раствора хорошего качества. Следовательно, если использовать глинопорошки из черкасских бентонитов, то в среднем из 1 т этих глинопорошков можно приготовить 10,8 м3 глинистого раствора. Таким образом, замена нефтеабадского глинопорошка черкасским позволяет снизить расход глины в 6,4 раза. Саригюхские бентониты относятся к числу вулканогенных осадочных отложений верхнемелового возраста. Месторождение этих бентонитов простирается на 1500—2000 м. Мощность около 65 м. Саригюхские бентониты имеют обменную емкость 70—90 мг-экв на 100 г глины. Обменный комплекс на 30—40% состоит из двухвалентных катионов Ca2+ и Mg2+ и на 60—70%—из одновалентных катионов Na+ и K+- В табл. 33 показаны основные параметры глинистых растворов, приготовленных из двух проб саригюхских бентонитов, характеризующих две разновидности бентонитов данного месторождения.

Глинистые растворы, приготовленные из бентонитов первой пробы, имеют меньший удельный вес (при равной вязкости), чем бентониты второй пробы. Водоотдача глинистых растворов, как видно из табл. 33, мало зависит от концентрации бентонита.

Одним из преимуществ саригюхских бентонитов по сравнению с черкасскими является то, что эти бентониты относятся к числу натриевых. Благодаря этому отпадает необходимость введения кальцинированной соды при помоле или применении саригюхских бентонитов.

Малоглинистые растворы, стабилизированные химическими реагентами. При отсутствии бентонитов I сорта облегченные промывочные жидкости могут быть приготовлены из более грубодисперсных глин, но для их стабилизации (повышения седиментационной устойчивости) и снижения водоотдачи используют химические реагенты. Такие промывочные жидкости менее экономичны по сравнению с бентонитовыми глинистыми растворами, но обладают некоторыми преимуществами перед глинистыми растворами с нормальной концентрацией глины. Эти преимущества заключаются в следующем:

1) повышение скорости бурения из-за снижения давления столба промывочной жидкости на забой;

2) снижение опасности прихватов и сальникообразования;

3) снижение абразивной способности;

4) снижение гидравлических сопротивлений.

Указанные преимущества вытекают из общей особенности систем малоглинистых промывочных жидкостей — небольшой концентрации твердой фазы. В то же время наличие определенного количества глинистых минералов обусловливает сохранение глинизирующей и удерживающей способности, которыми обладают обычные глинистые растворы.

Приведем рецептуры малоглинистых растворов.

1. Малоглинистый раствор из местной глины, обработанный водорослевым реагентом. При отсутствии высококачественных бентонитов малоглинистый раствор приготовляют из местной глины. Для этого вначале приготовляют глинистый раствор из местной глины с таким расчетом, чтобы вязкость глинистого раствора была небольшой (18—20 с). После этого в глинистый раствор добавляют 0,5—1,0% (в расчете на сухое) водорослевого реагента. При введении водорослевого реагента вязкость значительно увеличивается. Поэтому малоглинистый раствор разбавляют водой до вязкости 25 с.

2. Малоглинистый раствор, обработанный КМЦ и нефтью, содержит от 0,3 до 2,5% глины и 1,5—3,0% КМЦ. С увеличением концентрации глины в малоглинистом растворе происходит увеличение удельного веса и вязкости при незначительном снижении водоотдачи. Для создания тонкой и плотной глинистой корки в присутствии хороших понизителей водоотдачи достаточно иметь в составе промывочной жидкости сравнительно небольшое количество глины.

3. Малоглинистый раствор, обработанный гидролизованным полиакриламидом (РС-2). Характерной особенностью малоглинистых растворов, обработанных реагентом РС-2, является низкая водоотдача. С увеличением минерализации водоотдача увеличивается незначительно, по резко возрастает вязкость. Снижение вязкости достигается разбавлением водой, причем водоотдача, остается низкой.

Состав растворов (в % вес.): РС-20,3; глина (часовъярская) 3,5; вода 96,2.

Параметры малоглинистых промывочных жидкостей на основе реагента РС-2 мало изменяются под действием температуры и выбуренной породы. Обычные параметры растворов при содержании 3—4% глины: у = 1,05—1,07 гс/см3; Т = 25с; B = 4—5 см3; К = 0,5мм; 01 = 0—1 мгс/см2; 010 = 2—4 мгс/см2.

4. Малоглинистые эмульсионные растворы, обработанные УЩР и ПАВ. Исходный малоглинистый раствор приготовляют из бентонитов. После введения понизителя водоотдачи и неоногенных ПАВ (ОП-7, ОП-10, УФЭ8) добавляют 5—10% нефти и разбавляют водой до необходимой вязкости.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна